Johns- Hopkinsforscher entdecken Gruppe Nervenzellen in der Haut, die verantwortlich ist für ` aktive Note'

Arbeiten mit genetisch ausgeführten Mäusen -- und besonders ihre Bärte -- Johns- Hopkinsforscher berichten, dass sie eine Gruppe Nervenzellen in der Haut gekennzeichnet haben, die verantwortlich ist für, was sie „aktive Note nennen,“ eine Kombination des Antrages und des sensorischen Gefühls, die benötigt werden, um die externe Welt zu steuern. Die Entdeckung dieser grundlegenden sensorischen Vorrichtung, online beschrieben Am 20. April im Zapfen Neuron, bringt die Recherche nach besserem „intelligentem“ Prosthetics für Leute, eine voran, die natürlicheres sensorisches Feed-back zum Gehirn während des Gebrauches zur Verfügung stellen.

Studieren Sie Führer Daniel O'Connor, Ph.D., Assistenzprofessor von Neurologie an der Universität John Hopkins-Medizinischen Fakultät, erklärt, dass über dem letzten einige Jahrzehnte, Forscher einen Reichtum von Kenntnissen über den Tastsinn angesammelt haben. „Sie können Lehrbücher erschließen und alle über die verschiedenen Baumuster von Fühlern oder von Empfängerzellen in der Haut lesen,“ sagt er. „Jedoch, ist fast alles, das wir wissen, von den Experimenten, in denen Taststimulierung an der stationären Haut angewendet wurde--das heißt, passive Note.“

Solche „passive Note,“ fügt O'Connor hinzu, ist, nicht wie Menschen und andere Tiere normalerweise ihre Welt erforschen. Die Zum Beispiel sagt er, Leute, die eine Dunkelkammer betreten, suchten möglicherweise nach einem Lichtschalter, indem sie aktiv der Wand mit ihren Händen glauben. Um mitzuteilen wenn eine Nachricht hart oder weich ist, würden sie vermutlich sie mit ihren Fingern bedrängen müssen. Um zu sehen wenn eine Nachricht glatt oder rau ist, würden sie ihre Finger hin und her über der Oberfläche einer Nachricht scannen.

Jedes dieser Formulare der Note kombinierte mit Antrag, sagt er, ist eine aktive Methode der Erforschung der Welt, eher als wartend, um einen Notenauslöseimpuls sich darstellen zu lassen. Sie jedes benötigen auch die Fähigkeit, die relative Stellung eines Körperteils im Platz, eine Fähigkeit zu ermittlen, die als Proprioception bekannt ist.

Während etwas Forschung vorgeschlagen hat, dass die gleichen Bevölkerungen möglicherweise von Nervenzellen oder von Neuronen, für das Ermittlen von Proprioception verantwortlich sein und notwendiges für diese Sensorischmotorintegration berührten, ob diese wahr war und der Neuronen dieses Meisterstück durchführen, in großem Maße unbekannt gewesen sind, sagt O'Connor.

Um mehr herauszufinden, entwickelten O'Connor und sein Team ein Versuchssystem mit Mäusen die sie elektrische Signale von den spezifischen Neuronen aufzeichnen ließen, die in der Haut, während der Note und des Antrages gelegen sind.

Die Forscher durchführte dieses, berichten sie, indem sie mit Bauteilen eines Labors arbeiteten, das von David Ginty, Ph.D., ein ehemaliges Universität John Hopkins-Mitglied des Lehrkörpers, jetzt an Harvard-Medizinischer Fakultät geführt wird, um genetisch geänderte Mäuse zu entwickeln. In diesen Tieren waren ein Baumuster sensorisches Neuron in der Haut, die Merkel-Afferents genannt wurde, verändert, damit sie auf Note reagierten -- ihr „gediegener“ Auslöseimpuls und einer lang dokumentiert in der vorhergehenden Forschung -- aber auch auf Blaulicht, die behäuten, reagieren Nervenzellen nicht normalerweise auf.

Die Wissenschaftler bildeten die Nagetiere aus, um auf einer Maus-groß Tretmühle ausgeführt zu werden, die einen kleinen Pol hatte, der zur Vorderseite befestigt wurde, die motorisiert wurde, um sich auf verschiedene Einbauorte zu bewegen. Bevor die Mäuse anfingen ausgeführt zu werden, verwendeten die Forscher ihre Note-undleuchte sensibilisierte Anlage, um die Bärte eines einzeln Merkel zu finden zuführend nah jedes Tieres und verwendeten eine Elektrode, um die elektrischen Signale von diesem Neuron zu messen.

Ganz wie Menschen verwenden Sie ihre Hände, um die Welt durch Note zu erforschen, Mäuse verwenden ihre Bärte, erklärt O'Connor. Infolgedessen während die Tiere anfingen, auf der Tretmühle ausgeführt zu werden, verschoben sie ihre Bärte hin und her in einen Antrag, den Forscher nennen „Forschungswischen.“

Unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitskamera, die auf die Bärte der Tiere gerichtet wurde, nahmen die Forscher fast 55.000.000 Felder Video, während die Mäuse ausgeführt wurden und wischten. Sie verwendeten dann das Computer-Lernen von Algorithmen, um sich die Bewegungen in drei verschiedene Kategorien zu trennen: als die Nagetiere oder nicht in Verbindung mit dem Pol wischten; als sie ohne Kontakt wischten; oder als sie gegen den Pol wischten.

Sie schlossen dann jede dieser Bewegungen an -- unter Verwendung der Videoschnappschüsse 500mal jede Sekunde erfasst -- zu den elektrischen Signalen, die von den blau-Leuchte-empfindlichen das Merkel-Afferents der Tiere kommen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Merkel-Afferents Aktionspotenziale produzierten -- die elektrischen Spitzen, die Neuronen verwenden, um einander zu sein und das Gehirn -- als ihre verbundenen Bärte den Pol in Kontakt brachten. Dass das Finden nicht, O'Connor besonders überraschend war, sagt, wegen der gut eingerichteten Rolle dieser Neuronen in der Note.

Jedoch sagt er, reagierten die Merkel-Afferents auch robust, als sie in die Luft umzogen, ohne den Pol zu berühren. Indem sie in die spezifischen elektrischen Signale forschten, entdeckten die Forscher, dass die Aktionspotenziale genau auf der Stellung eines Bartes im Platz in Verbindung standen. Diese Ergebnisse schlagen dieses Merkel-Afferentsspiel eine Doppelrolle in der Note und im Proprioception vor, und in der Sensorischmotorintegration notwendig für aktive Note, sagt O'Connor.

Obgleich diese Ergebnisse zu den Mäusebärten bestimmt sind, warnt er, glauben er und seine Kollegen, dass Merkel-Afferents in den Menschen eine ähnliche Funktion dienen konnten, weil viele anatomischen und physiologischen Eigenschaften von Merkel-Afferents über einer Reichweite der Spezies, einschließlich Mäuse und Menschen ähnlich aussehen.

Außer dem Verschütten der Leuchte auf einer grundlegenden biologischen Frage, sagt O'Connor, könnte die Forschung seines Teams künstliche Glieder und Digits auch schließlich verbessern. Etwas Prosthetics sind jetzt in der Lage, an das menschliche Gehirn anzuschließen und erlauben Benutzern, sie unter Verwendung der verwiesenen Gehirnsignale zu verschieben. Während dieser Antrag ein enormer Fortschritt über traditionellem statischem Prosthetics hinaus ist, erlaubt er noch nicht die reibungsfreie Bewegung von natürlichen Gliedern. Indem die Integrierung, signalisiert Ähnliches denen, die durch Merkel-Afferents produziert werden, er erklärt, wären möglicherweise erlaubten Forscher schließlich in der Lage, Prosthetics zu erstellen, der Signale über Note und Proprioception zum Gehirn schicken kann und die Bewegungen, die gediegenen Gliedern entsprechend sind.

Quelle: http://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/discovering_the_basics_of_active_touch

Advertisement